72000DWT 散货船气囊下水 可行性分析报告
目录
概 述 2
1.1 气囊下水工艺的产生及发展历程 2
1.2 气囊下水工艺的优点 5
1.3 气囊下水技术正在走向世界 6
二 、前期研究成果的介绍 7
2.1 实船测试气囊下水船舶的运动、结构应力和气囊压力 7
2.2 系统研究，并揭示气囊下水的力学规律 8
2.3 进行气囊下水工艺研究，编制气囊下水规程(建议稿) 9
2.4 制定船舶气囊下水的安全标准 9
2.5 以产学研协作，加强船舶科研能力，取得成果 10
三 、 课题背景材料 10
3.1 72000吨散货船 10
3.2 船厂及船台概况 11
3.3 船舶下水用气囊 12
四、7.2万吨散货船气囊下水工艺概述与安全性分析 25
4.1 、下水工艺概述 25
4.2 气囊安全性分析 27
4.3 船体安全性分析 39
4.4 下水过程的预测与环境安全分析 45
4.5 提高气囊下水安全性的建议 50
五、 综合意见 52
72000DWT 散货船气囊下水
可行性分析报告
概述
1.1气囊下水工艺的产生及发展历程
船舶利用气囊下水是一项具有我国自主知识产权的创新技术，是 一项极具发展前途的新工艺，它克服了以往中小船厂船舶修造能力受 制于滑板、滑道等传统工艺的制约，因具有投资少、见效快、安全可
靠的特点而受到了造船界的欢迎。
在此之前，世界造船除在船坞内进行外，主要采用滑道下水工艺 完成所建造船舶由陆地移入水中的操作过程。气囊下水工艺是依靠船 底下多个气囊的滚动使船移动、下水或上坡。这项 “柔性下水”技 术引发了船舶下水方式的一场革命。目前，气囊下水技术已是支撑我
省中小船舶高速发展的关键技术之一。
气囊下水工艺的产生和发展不是一帆风顺的，中间经过了坎坷、 艰辛的历程。80年代初在山东小清河等地首先应用气囊进行船舶下水
新工艺，以后在我国各内河地区相继推广。
至80年代末期，由于当时建造的气囊承压、负载能力较小，当下 水船舶重量不断增大时，运用气囊进行船舶下水失败时有发生。90 年代初，某船厂下水一艘自重500t 货船，由于气囊连续破损，该厂
顶船起重能力又差，至使该船下水工作推迟了近五个月。 一时间，气囊下水新工艺在该地区大为减少，不少船厂恢复牛油简易滑道或泥地 拖牵下水老方法，有的厂家干脆投资新建水泥地基固定牛油下水滑 道。但气囊下水省工、省时、省力、省投资、机动灵活的优势，深深 地吸引着造船、气囊制造科技工作者和民营企业家，气囊下水技术在 小吨位领域徘徊十余年后，终于凭借耐压更高的新型气囊突出了重 围。1994年9月底，舟山船厂运用新型气囊下水了一艘长69.8m, 宽 14.8 m, 下水质量达900t 的30车/122 客位的车客渡船，开创了千 吨级船舶气囊下水的先河。1995年10月6日，湖北省浠水船厂使用“昌 林气囊”下水一艘8000dwt 的宽体甲板驳。该驳长91.5m, 宽24.4m, 深5.5 m, 自身质量1200t 。当时下水场地的平整度较差，坡度也不 均匀，尤其是岸边有一小段陡坡，若采用传统的牛油木方下水方式是 很危险的。然而气囊的柔性弥补了种种不足，使之安然下水，创造气囊下水船舶质量突破千吨的纪录。
气囊下水在自身质量1000 t的平底船上实施成功之后，能否向 大型船舶和复杂船型的船舶发展，成为国内外造船界关注的焦点。尤 其是20世纪末，世界造船业走出低谷，开始了新一轮蓬勃发展。我国 民间造船吨位迅速扩大，从1000dwt逐渐向10000dwt方向发展，这些 新兴的船厂采用了近乎“虚拟”的造船组织模式，“气囊下水”无需 投资建造昂贵的传统下水滑道，大大拓展了它们的发展空间，成为 它们首选的下水模式，因此迫切要求气囊下水船舶的质量提高到 2000t至5000t, 甚至更大。新一代的高承载力气囊应运而生。气囊的
承载能力取决于气囊工作时的内压和气囊与船底的接触面积，因此
气囊的直径不同，工作高度不同，其承载能力也不同。高承载力气囊 是多层高压气囊，气囊的工作压力达到0.14MPa, 每米囊体承载力当 工作高度为0.2m 时最大可达176 kN/m 。 这种气囊适合下水质量为 1000～3000 t的船舶。此后，气囊下水在新型高强度气囊的基础上，
取得一个又一个的突破。
2006年， 一批2万吨级的船舶顺利下水。
新型整体缠绕高强度起重载动气囊的研制成功，使其广泛应用于
船舶上下水，大型重物的起重搬运，打捞沉船，搁浅施救等。
用3变坡设计。
2008年8月4 日，浙江健跳船厂5.5万吨的 “VICTORIA 1号散货 船”,使用的气囊下水技术成功下水，该轮(VICTORIA1)总长189.98 米，型宽32.26米，型深18米，设计吃水11.8米，下水自重1.1万吨，
又创造了一项新的世界纪录。
2009年12月22日，国内自行设计、建造的首艘大吨位自航式 半潜船“希望之路”号采用昌林气囊下水技术，在天津滨海新区顺利 下水。此次下水的船舶总长156米，型宽36米，型深10米，设计吃 水7.45米，最大潜深19米，最大载重量20000吨，下水重量达12900
吨。该船下水由山东昌林船舶气囊与靠球技术研究中心独立承担。该
船的成功下水，填补了我国大型自航式半潜工程船气囊下水的空白， 并再次刷新了气囊下水的纪录。为进一步研究大型特殊工程船舶气囊 下水技术奠定了良好的基础。 据不完全统计，国内采用气囊下水自
重大于1万吨的船舶已有5、6艘以上，效果均良好。
船舶采用气囊上下水工艺从几十吨的平底船起步，逐步向大型、
复杂、高附加值船型发展，走出了一条成功发展的道路。
1.2 气囊下水工艺的优点
气囊下水工艺的迅速发展、普及，是因为其与传统的滑道下水技
术相比较有投资小、占地少、无污染等多项突出优点。
万吨级船坞经费更高达8千万至1个亿。
(2)下水过程船舶结构安全。大型船舶由纵向滑道下水，在尾部 起浮的一瞬间，往往首部集中受力而易造成损坏；气囊下水时船台坡 度较小，艉浮时艏受力减小，并可以利用气囊受力变形的缓冲作用来 保护船体不受损伤。气囊下水有更好地保护船体安全的条件，也为船
台均匀受力创造了条件。
(3)气囊下水不仅降低滑道的建设费用，而且不需要大量的油脂 铺涂，环保节能，且船舶顺利下水后还能回收完好的气囊，大大节省
了成本，具有很好的社会效益及经济效益。
1.3 气囊下水技术正在走向世界
气囊下水工艺在我国的广泛应用，为国外造船界所瞩目，并学习
运用。以下几个案例表明气囊下水技术走向世界的迅猛趋势。
其的广泛使用。
2008年11月，“永泰”气囊在越南西贡 STRATEGIC 造船厂载运 5700吨自重浮船坞经过80秒安全入水。创造了越南国家气囊下水工 程船舶重量最重，船舶宽度最宽，船舶下水难度最大的纪录。该船坞 长128米，宽57米，用气囊44只。另外该船厂与永泰又签订了明年
6月海洋石油工程船的下水合同。
美国威特船舶工程公司用“永泰”气囊20只(6层帘布高强度船用 气囊)成功上排3艘3000吨船舶，开辟了船用气囊在美国船舶上排工程
中应用先例。
二、前期研究成果的介绍
船舶下水是一种比较复杂的运动过程，处置不当，容易发生事 故。常见的事故有船舶尾落、首跌落、船底局部结构受损、船侧撞坏 等。由于气囊下水是一种新的技术，主要依靠着实践经验的积累，发 展初期几乎未进行理论和实验的研究，也缺少明确工艺和规程，主要 是靠经验操作。随着气囊承载力的提高，采用气囊下水的船舶愈来愈
大，风险愈来愈高。
鉴于此，浙江省船舶行业协会、浙江工业大学、浙江现代船舶 设计研究有限公司成立联合项目组对气囊下水技术进行理论研究及 实际测量。并通过浙江省科技厅将“船舶气囊下水技术及其应用研究” 立为2006年浙江省社会发展重大项目(计划编号： 2006C13094)。 在 各级领导的关心、指导与帮助下，在各有关单位、部门的大力支持与 配合下，通过项目组全体成员的共同努力，首次系统地进行了2万吨 级船舶气囊下水的分析、测试和工艺研究，目前该项目已顺利完成。
项目组主要作了以下工作：
2.1实船测试气囊下水船舶的运动、结构应力和气囊压力
通过对5艘不同的2万吨级的船舶的现场实测，对气囊下水过程中船 体运动和结构应力的测试，气囊运动和气压的测试，获得了船舶下水 过程中的船体的运动位移、速度与加速度等参数，记录气囊内压的变 化，以及船体结构应力的变化值。测试结果表明船舶气囊下水最高速
度一般可控制在5~6米/秒之间，船舶均出现了艉落现象，此时，船
体相应部位的结构应力达到最大值，船体结构总纵应力不大，而局部
应力较大，气囊最高压力为227kPa。
2.2系统研究，并揭示气囊下水的力学规律
(1)确定下水过程中气囊的运动、力学特性，进一步提高气囊的承 载力：通过实验和理论、调研分析获得气囊的刚度曲线(强非线性)、
气囊运动的摩擦力、气囊的极限承载能力。
(2)船舶气囊下水过程的静水力分析：进行船舶气囊下水4个阶段
的力学分析。编制实用的船舶气囊下水静水力计算程序。
(3)船舶气囊下水过程的水动力分析：考虑船舶下水运动的各种参 数，如：船舶的滑动和转动的速度、加速度、船体浮力变化，粘性阻 力，附粘水质量，气囊的滚动、压力变化、摩擦力，以及航道侧流以 及风力等，建立船舶气囊下水过程的水动力微分方程，编制程序，进
行船舶气囊下水过程的水动力分析。
(4)船体结构强度分析：构造关键舱段有限元模型，根据计算出的 气囊反力的大小和范围、重力和浮力等外部载荷，用结构有限元法计
算下水过程中船体结构的应力。
通过5艘2万吨级船舶的气囊下水静水力和水动力预分析，并与实测 结果进行了对比。结果表明所编计算程序基本能够揭示船舶气囊下水
的力学规律。
| 
